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研究生: 張經昌
Chang, Ching-Chang
論文名稱: 渠流影響孔隙介質中溶質傳輸特性之研究
Study on the flow influence of dissolve substance movement in porous channel bed
指導教授: 呂珍謀
Leu, Jan-Mou
賴泉基
Lai, Chan-Ji
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 孔隙介質砂孔底泥
外文關鍵詞: porous medium, sand drains, mud bed
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  • 底泥污染質釋放問題一直攸關著水質的優劣,底泥本身即為一多孔介質,內部存在大量污染源,雖然底泥也為多孔體,但由於其孔隙微小的特性,污染物釋出實為緩慢,以往有研究希望藉由導入擁有孔隙較大之孔隙介質來加速底泥污染物的釋出,經前人研究證實此方法確有其效,且加入流速的考量時,污染質釋出的通量隨流速增加而增大。

    本文主要目的在於利用可視化方法,了解應用孔隙介質增加河床底泥污染質加速釋放之現象,實驗以色素當作孔隙介質內部污染質,藉由不同性質之孔隙材料搭配上層水體之流速變化情況,闡明上層水體流速與孔隙結構之改變對污染質移動之影響。

    水流流經孔隙介質時,由於水流入侵作用使孔隙介質內部流體產生流動現象,污染質在水流的帶動之下加快了移動機制。經實驗現象發現水流入侵所造成之擾流區與孔隙介質有關,孔隙介質的孔隙與寬度影響著擾流區深度Ypt,擾流區深度隨著孔隙斷面加大及砂孔寬度增加而加深,另一方面,上層水體的流速也是影響擾流深度的因素,底泥上層水體流速增加將加深了擾流深度。

    Contaminants release from mud bed will influence water quality. The mud bed could consider as a porous medium existing a great deal of contaminants inside, but contaminant release is slowly due to the characteristics of mud bed structure. Former researches hoped to accelerate contaminants release from mud bed by using sand drain system to change the porous structure of mud bed. This method had verified experimentally. The experiments consider the flow dynamics, results showed the contaminants flux increasing accompanied with water velocity increasing.

    The purpose of this paper was understood what the mechanisms of application of sand drain system to influence the contaminants releasing. The experiments conducted in a flume. Red dye was used to present the contaminants in porous materials. The porous materials and water velocity were changed.

    Results showed fluid inside porous materials were produced to move by the intrusion of upper water flow, that would push dye forward and accelerating it’s moving. Through experimental observations could be found the depths of disturbed zone by intrusion were related to porous materials. The void scale and width of sand drain system influenced the depths of disturbed zone, depths increased with the void scale or width of sand drain system increased. Furthermore, the increasing of water velocity would deepen the depths of disturbed zone. The depths of disturbed zone increasing would increase the dye moving velocity in the porous materials.

    中文摘要………………………………………………Ⅰ 英文摘要………………………………………………Ⅱ 誌謝……………………………………………………Ⅲ 目錄……………………………………………………Ⅳ 表目錄…………………………………………………Ⅵ 圖目錄…………………………………………………Ⅶ 符號說明………………………………………………Ⅸ 第一章 前言……………………………………………1 1-1 研究目的…………………………………………1 1-2 本文組織…………………………………………2 第二章 相關研究………………………………………4 2-1 底泥層的形成及影響……………………………4 2-2 影響底泥污染質釋放因素………………………5 2-3 砂孔置換法………………………………………8 2-4 水體與多孔介質的關係…………………………9 第三章 實驗設備規劃與分析方法……………………12 3-1 實驗設備…………………………………………12 3-1-1 渠道主體………………………………………12 3-1-2 循環設備………………………………………12 3-1-3 擷取影像設備…………………………………13 3-2 實驗材料敘述……………………………………15 3-2-1 砂孔試驗材料…………………………………15 3-2-2 底泥材料取得與保存…………………………16 3-2-3 染料……………………………………………17 3-3 實驗配置與步驟…………………………………21 3-3-1 單一介質試驗…………………………………21 3-3-2 不同介質試驗…………………………………24 3-3-3 實驗重模問題…………………………………25 3-4 分析方法…………………………………………25 3-4-1 對單一介質的分析項目………………………25 3-4-2 對雙介質的分析項目…………………………26 第四章 結果與討論……………………………………29 4-1 相同流速單一介質的孔隙水流…………………29 4-2 不同流速雙介質的孔隙水流……………………36 4-2-1 底泥盒設置單一尺寸砂孔……………………36 4-2-2 底泥盒設置兩不同尺寸砂孔…………………39 4-2-3 染料擴散描述…………………………………43 4-2-4 無因次化比較…………………………………46 第五章 結論與建議……………………………………54 5-1 結論………………………………………………54 5-2 建議………………………………………………55 5-2-1 未來發展………………………………………55 5-2-2 砂孔搭配之技術………………………………56 參考文獻………………………………………………58 附錄……………………………………………………60

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    校外:2003-07-25公開
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